留守长沙的8师176团团长屈化平知道长沙守不住，不守又责任攸关，竟只身一走了之。副团长李春鹏率少数部队出城南逃，路上被日军俘虏，长沙失陷。
日本战史中对指挥这场大规模进攻作战的11军指挥部有一段记载，不知是否有助于缩短现实和想像的距离。
“湖南、湖北的天气概况，正如军气象预报的那样：‘连续阴天，时有小雨。’这对11军作战的推进无甚妨碍。水稻刚插过秧，幼苗约15厘米，尚未扎根，在掠过水面的微风里软弱无力地摇摆着。所有水田都已栽完，这可能是农民们感到时间紧迫而出于本能的表现。”
“第11军战斗司令部以作战室为中心，分散在山谷间的坡道上间隔50到100米的农民家里。只利用无线电通讯进行上下联系和指挥，设备极其简陋。参谋和各部的主管人员都去到所管部门进行现场指导，因而这里十分寂静，只有负责搜索和联络的单引擎飞机不太强烈的轰鸣声打破初夏芳香的空气……”
然而就是在这飘着初夏田野芳香气息的寂静山谷，一道道作战命令化作电波直达一支支日军部队，再变成一次次雷电轰鸣、血火交织的战斗行动。
5月27日，日军分三路向南突进。东路第3、13师团，于清晨由通城向南压过来;新墙河正面第68、116师团为中路，于中午开始突破这条抗战名河;西路40师团则于黄昏开始跨越长江、洞庭湖沼泽水网，直插汨水。
日军以各路进攻时间的差异使攻击线形成了一个明显的斜面，将当面的中国军队向西压。而日本海军第2舰队的大批轻型舰船装载着两个步兵联队于27日午夜出岳阳驶往营田，准备在这里登陆后切断一线中国守军退路。进攻开始后，日军并没有像以往那样猛烈突击，而是稳扎稳打，不快不慢地向南推，一副成竹在胸、胜券在握的姿态。
但就在看似并不匆忙的28、29日两天，防守新墙河一线的杨汉域20军被正面突破新墙河的日军和由通城方向杀过来的日军包围起来。30日晨，横山勇命令：围歼20军!
30日，那些不紧不忙的日军突然闪电般猛烈攻击被围困在关王桥至平江之间的20军部队。军长杨汉域率军部跟随在该军两个主力师之一的新20师之内，他指挥133、新20两师互相配合，从日军包围圈中冲开一个缺口，苦战至下午4时，军部和新20师向南突围出去，而133师却在平江一带山地被日军分割包围，陷入绝境。
20军司令部、27集团军司令部、九战区通信站，几部电台频频呼叫着133师代号，茫茫天宇中，没有一丝回答……
6月2日清晨，细雨霏霏。赵子立一脸倦意地走出设置于岳麓山顶的九战区作战指挥部作战室。他面朝雾气苍茫的长沙市区方向站立，深深地呼吸几口山间湿润清凉的空气，却仍然感觉不到一丝轻松。
战区指挥部于28日组成，薛岳带领第三次长沙会战时指挥部的大部分参谋人员，又来到那次设置指挥部的地方。但仅过了两天，人们就都感觉出这一次与上一次大不相同。仅从日军投入兵力看，仗就不好打。30日，20军遭日军围歼，第一道防线被突破，日军不慌不忙地一边前进一边让民夫修公路。汽车拖着重型火炮随部队前进，协助步兵进攻汨罗江第二道防线。由于重型火炮的投入，汨罗一线防守也迅速瓦解，加之日军在营田登陆成功，第二线部队只能向后退而无法像上次长沙会战那样向两边靠，以免遭包围。
赵子立感到，九战区那个建立在对上一次胜利回味基础上的作战方案从开始就是一张废纸，在这时就更谈不上力挽狂澜于既倒了。6月1日下午，赵子立一肚子话要找薛岳说，仗总不能这样不明不白地打下去，总得拿出一个什么办法来嘛
敲开薛岳的房门，却见长官在收拾文件和个人物品。不待赵子立开口，薛岳说：“噢，我先去后方，你在这里照料一下。”
晚饭之后，竟乘车下山，到耒阳九战区长官部的后撤地点去了。
倒不是赵子立没有指挥能力和怕承担责任，战局糊里糊涂发展到如此被动的地步，总该有个交待、有个安排吧?
赵子立在作战室紧张工作，一夜未眠，从目前敌我双方形势中，他看到了十分不祥的征兆。在沉重的心情中，他小心操持，注视着战局进一步的发展。
6月3日，蒋介石终于从日军在战略全局的动向中悟出了这次湘北作战的意义，军委会要员们无不为之震惊。蒋从重庆发电报给薛岳，命令张德能第4军死守长沙，王泽浚44军死守浏阳，鲁道源58军死守醴陵，方先觉第10军死守衡阳，同时组织现有兵力与日军决战。蒋介石在电报中说：
此次作战为国家存亡之关键，亦即我革命军人成功立业之良机，务望同心同德，上下一致，争取最后胜利。凡命令规定固守之阵地，不得擅自弃退，违者勿论何人，一律照连坐法处治，并由该长官全权处理，彻底执行!
6月9日清晨，经过几天紧张调动的58、72、20三个军对进至浏阳一带的东路日军第3和13师团进行包围攻击。仗打到黄昏，战局转变成日军突破58军阵地解除包围，13师团挡住几路对手，第3师团反将58军主力183师包围。183师浴血苦战突围，师长余建勋中弹负伤，全师突出重围时伤亡惨重。
13日，东路日军直扑浏阳县城，王泽浚率44军拼死防守。中午，日机将城区炸起大火，日军乘乱突入，两军激烈巷战至晚，日军得手。王泽浚无力回天，率伤亡惨重的残部突出重围，浏阳失守。
三路日军中，东路和中路虽经激战但进展顺利，只有西路40师团在进至益阳和宁乡时受到王耀武24集团军所辖73、74、79、100军部队的奋勇抗击，使日军无法再向前推进。直到其他方向尽为日军攻占，这几支部队才奉命撤退。
当长沙以北广阔战场中日两军浴血苦战时，长沙城内却在进行着另一场“战争”。
长沙保卫战迫近，身为战区参谋长的赵子立的作战部署却受到第4军军长张德能的抵制。张德能是现任第四战区长官的民国著名将领张发奎的侄子，平时骄横，没有几人在他眼中，薛岳离开长沙后他自作主张，沿用上次会战第10军的守城部署甚至于那时留下来的工事。赵子立大动肝火却又无可奈何，他在后来回忆说：
我认为按当时情况，在东西两线作战对我不利，与第三次长沙会战不同，长沙只应作为一个持久防御线来迟滞消耗日军，以利于尔后的衡阳决战，不应死守，但受命守长沙的第4军以两个师守长沙，一个师守岳麓山。我不同意，认为应以一个师守长沙，两个师守岳麓山。岳麓山失守，长沙难保，守住了岳麓山，就是守住了长沙。
我命令第4军调整部署，张德能打电话给我说：“长官走时，未让我归你指挥。长官让我把两个师放在长沙，一个师放在岳麓山，我不敢变更。”
我当时就打电话给在耒阳的薛岳，问：“我留在这里，是否指挥第4军?”
薛答：“你不指挥。”
这一下子，我气得打哆嗦。我认为看房子可以派副官，联络可以派参谋，把我放在长沙，究竟目的何在?幸亏赵子立预见到必将出现的严重后果，及时通过王耀武和上官云相将自己无法指挥长沙守城的情况转告蒋介石，否则后来就没有了那位德高望重的中华人民共和国全国政协常委和黄埔同学会理事。
6月15日，日军的重炮随部队进至长沙附近，炮兵们开始向长沙城防守军工事试炮射击。震天动地的大口径火炮炮弹的爆炸声揭开了长沙作战的序幕。
此时长沙市民大都疏散，城内布置着第4军两个师、岳麓山上有一个步兵师和一个有数十门先进大口径火炮的军委会直属第3炮兵旅。第4军部署的守城作战是以上次会战为蓝本，但日军这次却别出心裁。
在大本营特选高参岛贯武治的方案中，避开历次由北向南的办法，采取大迂回战术，先打岳麓山，达到对长沙的四面包围。
6月16日拂晓，早已渡过湘江绕到岳麓山西侧的日军34师团率先向山顶发起攻击。防守在这里的陈侃90师官兵顽强抵抗。林丛茂盛、风景秀丽的岳麓山被笼罩在浓浓的硝烟中，不时有炮弹将百年老树削成两段或连根抛出。
中午，数十架日军飞机临空，朝岳麓山守军阵地投掷大量炸弹和燃烧弹。一时间漫山浓烟滚滚、烈焰熊熊。曾在上次会战中大显威风的炮兵这次却不能将炮口调向山下日军，炮兵旅长王若卿望炮兴叹，只得命令部下用步枪和手榴弹迎敌。
下午2时，日军组织了一次步炮协同的强攻。眼看接近了岳麓山主峰云麓宫阵地，陈侃亲率官兵拼死将日军压了下去。90师半日中已有很大伤亡，守军官兵的鲜血不断泼洒在这座名山之巅。陈侃打电话向军长张德能告急，他还不知道，上午9时后日军向长沙城防猛烈攻击，重型火炮将守军工事变成一座座活棺材。中午1时，城防已被日军突破，城中的59师和102师已陷入被动苦战之中。
一切都在横山勇意料之中。
此时，他站在长沙郊区的一座小山上，用望远镜向城中了望。小山之下，又有几门大炮被推到最佳发射位置，士兵们喊着日本民间的劳动号子，推着、拉着、扛着大炮笨重的身躯，缓慢地向前移动。望远镜中，日军士兵在硝烟中飞快地奔跑，不时有人栽倒，但战斗没有片刻停止，战线不断向前推进。横山勇对兴奋地赶来报告战斗进程的参谋们报以不动声色的轻微点头，仿佛对已经取得的成绩并不十分满意，仿佛这一切都是理所应当的。
上次长沙之战，阿南惟几仓促进攻，重火器无法携带，大批日军死于守军阵前。这次进攻边走边修道路，带着重炮，攻无不克，看似慢，实则快得多。
城中与山上的战斗几乎同时在深夜11时至凌晨5时之间短暂地停歇了片刻，便又激烈地展开。
17日中午，陈侃再次急电求援，而城中战斗也已进入白热阶段。中国士兵并不问当官的人品如何，他们只按照自己对战争的理解，按道义、按军令、按军法履行自己的职责，无怨无悔地去打仗、去牺牲。日军在这一天以更加猛烈的炮火像收割庄稼一般地一层层扫除着守军的坚固工事。然后是步兵踏着中国士兵的尸体向前推进，下午3时，战线已推至城中心的妙高峰、天心阁一带。
下午3点多，张德能召集59师、102师的师长和参谋长在军指挥部中央银行地下室开会。看来当时不论在哪，中央银行总是当地最结实的房子。
张德能后悔没有听赵子立以主要兵力守岳麓山，以次要兵力守长沙城区、待逐步抵抗后退守岳麓山的作战部署。但战争不卖后悔药。张德能将面临的矛盾摆出来请师长们考虑：不增援岳麓山就等于将那里放弃，如岳麓山失守则长沙城四面被围，到头来连退路也没有了;而派兵过江增援岳麓山，则又等于放弃了城区，实属进退两难。
59师师长林察贤主张守城待援，102师师长陈伟光不表态。几发炮弹落在附近，地下室抖了几抖，提醒现在不是开会的时候，张德能一拍桌子，拿定了主意。
他对师长们说：“不守山则山亡城亡，弃城守山城亡则山或可存。”见大家不语，他命令58师留下一团守城，牵制日军主力，另以一团即刻启程过江先行增援90师，其余部队逐步乘船过江。刚要散会，薛岳电报到。
长沙确保与否，是国家民族存亡关键所系，望该军晓谕各级将士，奋勇杀敌，虽战至最后一兵一卒，亦要确保长沙!
张德能将电报向桌上一拍，招呼师长们重新研究。林察贤与陈伟光谁不知关系重大!此时都沉默不语。
良久，张德能站起身来，神情严肃地说：“责任有多大就多大，全由我一人来负，按刚才部署的，立即转移兵力，散会。”
两位师长带领参谋长钻出中央银行的地下室，冒着纷飞的炮火赶回各自的指挥部部署渡江。张德能也让军参谋长罗涛汉组织司令部撤离银行大楼。大家在匆忙中都没有想起，还有一件与决定转移兵力同等要紧的事，即怎样转移兵力。
谁在前，谁在后，兵员、粮弹、辎重、马匹、船只分配、渡河时间地点，谁来计划，谁来组织实施等等一系列事情，竟无一人想起，一切顺其自然。
混乱果然严重地发生了。日本战史载：“当重庆败逃军欲渡湘江时，死亡甚众，仅目睹溺死者便达千人以上。”
更加严重的是，渡过湘江的部队并没有上岳麓山增援90师，而是在毫无组织的状态下自行逃散。
留守长沙的8师176团团长屈化平知道长沙守不住，不守又责任攸关，竟只身一走了之。副团长李春鹏率少数部队出城南逃，路上被日军俘虏，长沙失陷。
6月18日清晨，日军第34师团216联队的官兵们气喘嘘嘘地冲上岳麓山顶峰。晨雾中不见守军冲过去厮杀，几名日军军官看看地图，带领一个中队寻着景色优美的林中小路游山逛景般来到位于云麓宫南侧的九战区指挥部和第3炮兵旅指挥部共同使用的地下工事。
工事内，灯尚亮、水尚温、烟头尚未熄灭。
战区中将参谋长赵子立、第3炮兵旅少将旅长王若卿刚刚离去。
不曾离去的只有第3炮兵旅数十门完好无损的重型火炮和堆积如山的炮弹。这些东西不久便派上了用场。11军在长沙之战中使用炮兵获重大战果，很快敲开长沙大门，战后清点战利品，缴获大炮之多就连他们自己也吓了一跳。
计有：重炮10门、野山炮51门、机关炮29门、迫击炮69门，及轻重机枪、步枪、掷弹筒、各种枪炮弹、俘虏等等，不计其数。
重庆军委会对长沙竟然在如此短的时间内和如此混乱的作战组织中失守立即作出反应。蒋介石下令追查责任。
赵子立回忆说：
我回到彬县，薛岳对我说：“委员长让张德能去重庆报告作战经过，你同他一起去吧，帮助他作好这个报告。”
我到桂林会同张德能到重庆，军法执行总监部当即把张逮捕下狱。并对我说：“薛长官有信来，告你协助张德能守长沙不力，你也得找保在外候审。”
军委会派军令部长徐永昌为审判长审理此案，签判张德能徒刑五年。
蒋介石批示：“张德能判处死判。至赵子立既未负指挥责任，应勿庸议……”
7月22日，薛岳致电蒋介石，以“作战不力、指挥无方、遗弃部队、个人逃生”为由，法办90师师长陈侃。以“在长沙渡河至岳麓山时，均未掌握部队，致不能战斗”为由，给59师师长林察贤、102师师长陈伟光各记大过两次。蒋介石批示：“此三师长皆应革职交军法审判，以重军纪为要。”
九战区军法部门也枪毙了一批作战不力和渎职的军官。计有59师177团团长杨继震、第4军副官处处长潘孔昭、军务处处长刘瑞卿、副官处股长陈继虞、长沙船舶管理所长夏德达。
第4军原是一支蒋介石旁系张发奎粤军部队，抗战开始后逐渐成为蒋介石中央军的一支劲旅，多次参加正面战场重要战役。划入九战区序列后，薛岳在其中安插了大量亲信，并任用自己老同事张发奎的侄子为军长。长沙战前，薛岳有心让第4军也像上次第10军那样打出荣誉，不料事与愿违。全军战前近3万人齐装满员，撤退长沙西南120公里的永丰时，只剩2,000人，从此声名扫地，以后也再无建树。
6月20日，11军司令官横山勇在长沙召开各师团长会议。他没有总结作战，也没有表扬有功部队，只是阴沉着脸宣布了一件发生在万里之外的事情。
正当各师团在激战之中的6月16日，美国第20航空队，由美国陆军航空司令阿诺尔德将军直接指挥，以20架B-29、B-24型轰炸机，在十分恶劣的气候条件下，从中国西南地区机场起飞，轰炸了日本北九州及八幡炼钢厂。这是B-29飞机在装备空军后第一次以大机群对日本本土重要战略目标实施空袭。
因气候恶劣，本土空军无法起飞，美机扬长而去。
此次轰炸造成重大损失，尤其是八幡炼钢厂的炼焦炉受到破坏，对于日本钢铁工业造成的损失将大大超过轰炸造成的直接损失。
横山勇对将领们说：“日本的军事科技在短时期内还无法找到在空中摧毁B-29的办法，惟一的办法是摧毁它起飞的机场，使其无法立足、无法起飞、无法降落。而这正是我们现在的任务，散会。”
据史料记载：由于这次对日本本土的轰炸，中国军民遭强烈报复，上万名中国战俘被日军残酷虐待致死，上百个村庄遭血腥洗劫，被杀戮的中国平民不计其数。
这些罪行是否与11军有直接关系笔者尚未考证，但11军所辖各部在攻陷长沙之后立即挥师南下。太阳旗直指下一个目标：衡阳。